1. Tổng quan. Dự án: TỔ HỢP CÔNG TRÌNH HỖN HỢP 423 MINH KHAI là công trình cao tầng gồm 27 tầng nổi và 03 tầng hầm. Tầng hầm 1, 2 và tầng hầm 3 là khu vực để xe, tầng 1 là không gian dịch vụ thương mại,tầng kỹ thuật là không gian xử lý kỹ thuật, từ tầng 2 trở lên là không gian căn hộ. Trong thuyết minh này, nhà thầu trình bày và tính toán biện pháp thi công Topdown phần hầm.
GIỚI THIỆU CHUNG
Tổng quan
Dự án "TỔ HỢP CÔNG TRÌNH HỖN HỢP 423 MINH KHAI" là một công trình cao tầng gồm 27 tầng nổi và 3 tầng hầm Các tầng hầm 1, 2 và 3 được sử dụng làm khu vực để xe, trong khi tầng 1 là không gian dịch vụ và thương mại Tầng kỹ thuật dành cho không gian xử lý kỹ thuật, còn từ tầng 2 trở lên là nơi bố trí các căn hộ sinh sống.
Trong thuyết minh này, nhà thầu trình bày và tính toán biện pháp thi công Top- down phần hầm
Hình 1.1.1: Phối cảnh công trình
Kích thước hình học kết cấu phần ngầm
Hình 1.2.1: Mặt bằng thi công tầng 1 (tháp B)
Hình 1.2.2: Kích thước hình học chính của công trình.
Phương án thi công
Bước 1&2 : Đào đất đến cao độ -2.5m khu vực tháp
Bước 3 : Đào đất đến cao độ -6.4 khu vực tháp
Thi công từ tầng 1 đến tầng kĩ thuật, dầm sàn tầng kĩ thuật
Thi công dầm sàn tầng hầm 1 khu vực tháp
Thi công cột vách tầng hầm 1 lên tầng 1
Thi công cột vách tầng kĩ thuật lên tầng 2, dầm sàn tầng 3
Bước 5: Đào đất đến đáy đài, sàn hầm khu vực tháp
Thi công cột vách tầng 2 lên tầng 3, dầm sàn tầng 3
Thi công đài cọc, sàn tầng hầm khu vực tháp
Thi công cột vách tầng hầm 2 lên tầng 1 khu vực tháp
Thi công cột vách tầng 3 lên tầng 4, dầm sàn tầng 4
Bước 7: Đào đất đến đáy đài, sàn hầm 3 khu vực giữa Đào đất đến đáy đài, sàn hầm 2 khu vực biên
Thi công khu vực tháp lên trên.
GIỚI THIỆU BIỆN PHÁP
Giới thiệu chung
Dự án " TỔ HỢP CÔNG TRÌNH HỖN HỢP 423 MINH KHAI " gồm 2 khối tháp và khối đế
Tháp A đào mở, thi công từ dưới lên
Tháp B thi công theo biện pháp top-down, gồm 2 tầng hầm.
Nội dung tính toán
Trong quá trình thi công theo phương pháp Top-down, cần lưu ý trọng lượng bản thân kết cấu, hoạt tải thi công đặt trên sàn tầng 1 và các tầng hầm, trong khi thiết bị và máy móc phục vụ thi công không đặt trực tiếp trên sàn do sử dụng phương pháp đào đất xung quanh tháp Hệ thống Kingpost phải đảm nhận lực của các tầng thi công phía trên, cùng với hệ dầm sàn tầng 1 truyền lực từ các tầng trên xuống trước khi truyền vào Kingpost Do đó, việc kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost và sàn dầm tầng 1 là cần thiết trong suốt quá trình thi công để đảm bảo an toàn và ổn định kết cấu.
Cơ sở tính toán
- TCXDVN 2737-1995: “Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế”
- TCVN 5574-2012: “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế”
- TCVN 5575:2012 “Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế”
- Các kích thước kết cấu tuân theo bản vẽ thiết kế.
THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
Thông số vật liệu
- Bê tông dầm sàn tầng hầm 1 và tầng 1 cấp độ bền B40, R b = 22 MPa
- Bê tông dầm sàn tầng kĩ thuật đến 5 cấp độ bền B40, R b = 22 MPa
- Bê tông cột, vách tầng 1 đến 5 cấp độ bền B45, R b = 25 MPa
- Bê tông sàn Uboot, W = 18.53 kN/m 3 , E = 30277000 kN/m 2
- Cốt thép có đường kính d >= 16 :Thép CB500V
- Cốt thép có đường kính 16 > d > : ThépCB400V
- Cốt thép có đường kính d < 10 : Thép CB240T
- Cốt thép sàn có đường kính d >= 10 : Thép CB500V
Cột chống tạm bằng vật liệu chữ H350x350x19x12 có cấu tạo từ các tấm thép bản có chiều dày dưới 20mm, đảm bảo độ bền và độ cứng cao Vật liệu này đáp ứng các tiêu chuẩn về cường độ, giúp nâng đỡ các công trình tạm thời một cách an toàn và hiệu quả Chọn vật liệu thép phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ ổn định và an toàn trong quá trình thi công.
Mác thép Mô đun E (daN/cm 2 ) Cường độ tính toán f (daN/cm 2 )
Hình 3.1.1: Thông số tiết diện Kingpost.
Tải trọng
Tải trọng bản thân sẽ được tính đến trong mô hình ETABS 2015
Tĩnh tải tường : 3.2 kN/m2 áp dụng cho các tầng căn hộ (từ tầng 2 trở lên)
- Hoạt tải thi công: 2.5 kN/m2
- Tải trọng do đổ bê tông : 4 kN/m2
- Tải trọng ván khuôn, xà gồ: 0.2 kN/m2
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió W ở độ cao Z so với mốc chuẩn xác định theo công thức:
- W 0 : Giá trị của áp lực gió Vị trí xây dựng công trình ở Quận Hai Bà Trưng, thành phố Hà Nội thuộc phân vùng IIB nên W 0 = 95 daN/m2
- k : Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao Mốc chuẩn địa hình lấy bằng cốt nền tự nhiên
- C : Hệ số khí động, lấy bằng +0.8 với gió đẩy và -0.6 với gió hút
- Hệ số điều chỉnh của tải trọng gió n= 0.62
KIỂM TRA HỆ KINGPOST
Mặt bằng bố trí kingpost
Gi ó đẩ y Gi ó hút Tổng Gi ó đẩ y Gió hút Tổng
Lực gi ó ti êu chuẩ n(Ton)
Tầ ng Chi ều ca o tầ ng
Hệ s ố độ ca o Áp l ực gi ó (T/m2)
Gi ó đẩ y Gi ó hút Tổng Gi ó đẩ y Gió hút Tổng
Lực gi ó ti êu chuẩ n(Ton)
Tầ ng Chi ều ca o tầ ng
Hệ s ố độ ca o Áp l ực gi ó (T/m2) Bề rộng đón gi ó
No COMBO DEAD WALL LIVE WX WY
HỆ SỐ TỔ HỢP - FACTOR
Hình 4.1.1: Mô hình bố trí cột chống tạm
Hình 4.1.2: Mặt bằng bố trí cột chống tạm
Các giai đoạn tính toán
Dựa vào trình tự thi công ở mục trên, ta cần kiểm tra kingpost các giai đoạn thi công tương ứng với các chiều dài như sau:
- Giai đoạn 1: Đào đất thi công sàn hầm B1 và thi công bê tông cốt thép tầng kĩ thuật và tầng 2
- Giai đoạn 2: Đào đất thi công sàn hầm B2 và thi công bê tông cốt thép tầng 3 và tầng 4
Trong quá trình thi công, việc kiểm tra hoạt động của kingpost tại hai giai đoạn là rất quan trọng, vì mỗi giai đoạn đều có chiều dài tính toán và nội lực khác nhau Chiều dài tính toán của kingpost được xác định theo mục 7.1.8 của TCVN 10304-2014, cho phép ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy sàn một khoảng L, được xác định theo công thức cụ thể Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này đảm bảo độ an toàn và độ bền của kết cấu trong quá trình thi công.
L o : chiều dài đoạn cọc kể từ đáy sàn tới cao độ san nền bên dưới
α c : hệ số biến dạng được xác định theo công thức sau:
k: hệ số tỷ lệ, tính bằng kN/m 4 , được lấy phụ thuộc vào loại đất nền bao quanh Kingpost
γ c : hệ số điều kiện làm việc (đối với kingpost độc lập lấy bằng 3)
E: modun đàn hồi vật liệu làm kingpost, kPa
I: momen quán tính của tiết diện ngang kingpost, m 4
b p : chiều rộng quy ước của kingpost, tính bằng m Đối với đường kính thân kingpost dưới 0.8m ta có: b p = 1.5d+0.5 m
Đường kính ngoài của cọc (d) được xác định bằng chiều dài cạnh theo hướng tác dụng của lực, đặc biệt đối với kingpost Thông tin về địa chất công trình được lấy từ báo cáo khảo sát địa chất do Trung tâm Tư vấn và Kiểm định Xây dựng thuộc Viện Khoa học Công nghệ và Kinh tế Xây dựng Hà Nội thực hiện vào tháng 3 năm 2016 Cấu tạo địa chất toàn bộ khu vực xây dựng công trình đã được mô tả chi tiết trong báo cáo này.
- Lớp 1 : Đất san lấp: gạch vỡ, bê tông, cát san lấp, trạng thái rời
- Lớp 2 : Sét màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm
- Lớp 3 : Sét pha màu xám, nâu đen, trạng thái dẻo chảy
- Lớp 4a : Sét pha xám nâu, xám vàng, trạng thái dẻo cứng
- Lớp 4b : Sét pha xám nâu, xám vàng, trạng thái nửa cứng
- Lớp 5 : Sét xám nâu, xám ghi có lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo mềm
- Lớp 6 : Sét màu xám nâu, trạng thái dẻo cứng
- Lớp 7a : Cuội sỏi lẫn cát sạn đa khoáng, màu xám nâu, xám ghi, kết cấu chặt vừa đến rất chặt
- Lớp 7b : Cát lẫn sạn sỏi đa khoáng, kết cấu chặt vừa đến chặt
- Lớp 7c : Sỏi sạn màu xám nâu, xám trắng, đa khoáng, kết cấu rất chặt
- Lớp 7d : Cuội sỏi đa khoáng, màu xám nâu, xám ghi, kết cấu rất chặt
Hình 4.2.1 Mặt cắt địa chất
Bảng tính toán giá trị lε của từng Kingpost k d d' bp bp' γc I I' αε Lε kN/m4 m m m m m4 m4 1/m m
Bảng thông số chiều dài tính toán các Kingpost theo quá trình thi công
Chiều dài tính toán L tính toán = (L+Lε)x0.8 (một đầu ngàm và 1 đầu là khớp)
Kiểm tra Kingpost giai đoạn 1
Hình 4.3.1 Mô hình thi công giai đoạn 1
Hình 4.3.2 Mặt bằng kết cấu và hoạt tải thi công tác dụng tầng L2 (kN/m2)
Hình 4.3.3 Mặt bằng kết cấu và hoạt tải thi công tác dụng tầng KT (kN/m2)
Hình 4.3.4 Mặt bằng kết cấu và hoạt tải thi công tác dụng tầng L1 (kN/m2)
Hình 4.3.5 Lưc dọc trong hệ Kingpost
Hình 4.3.6 Moment 2-2 trong hệ Kingpost
Hình 4.3.7 Moment 3-3 trong hệ Kingpost 3.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost
Hình 4.3.8 Mặt bằng tên các Kingpost trong mô hình
Cơ sở tính toán cột Kingpost: Đối với cấu kiện đặc chịu nén lệch tâm, nén uốn; cần phải kiểm tra các điều kiện sau:
+ Kiểm tra điều kiện bền :
N, M x , M y : Các trị số nội lực trong cùng tổ hợp tải trọng
M x : Mômen trong mp uốn, M y : Mômen vuông góc mp uốn
x, y: Toạ độ điểm kt ứng suất, thường nằm trên biên tiết diện
A th , J th : Tương ứng là diện tích và mômen quán tính của tiết diện nguyên(hoặc tiết diện thu hẹp)
+ Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mp uốn:
φ lt : Hệ số uốn dọc lệch tâm, phụ thuộc độ mảnh quy ước và độ lệch tâm tính đổi
+ Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mp vuông góc với mp uốn:
φ y : Hệ số uốn dọc đối với trục y-y của tiết diện cột
C: Hệ số kể đến ảnh hưởng của momen uốn và hình dạng tiết diện
+ Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ:
Cơ sở tính toán đường hàn: Đối với đường hàn góc, cần phải kiểm tra các điều kiện sau:
+ Kiểm tra điều kiện bền:
N: Giá trị lực dọc trong cùng tổ hợp tải trọng
β f , β S : Các hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn
γ C : Hệ số điều kiện làm việc của liên kết
f wf , f ws : Cường độ tính toán chịu cắt quy ước của thép đường hàn và thép cơ bản trên biên nóng chảy
Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn, ký hiệu là Σl w, được xác định bằng chiều dài thực tế của đường hàn trừ đi 10mm để loại bỏ phần đầu và cuối không đạt chất lượng Việc này giúp đảm bảo độ chính xác trong thiết kế và kiểm tra kỹ thuật của các mối hàn công trình xây dựng Chỉ tiêu này là yếu tố quan trọng trong tính toán và đảm bảo an toàn, chất lượng của các kết cấu hàn trong dự án.
+ Tổng chiều dài đường hàn:
βf w : Giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị β f f wf và β s f ws
Chiều dài tính toán cảu đường hàn l w cần thỏa mãn:
Chiều dài tối thiểu l w ≥ 4h f và l w ≥ 40mm
Riêng với đường hàn góc cạnh l w ≤ 85*β f *h f
Bảng tính toán khả năng chịu lực của kingpost– Giai đoạn 1
(Xem bảng tính “Phụ lục tính toán 1” đính kèm)
Kiểm tra Kingpost giai đoạn 2
Hình 4.4.1 Mô hình thi công giai đoạn 1
Hình 4.4.2 Mặt bằng kết cấu và hoạt tải thi công tác dụng tầng L5 (kN/m2)
Hình 4.4.3 Mặt bằng kết cấu và hoạt tải thi công tác dụng tầng L2, 3, 4 (kN/m2)
Hình 4.4.4 Mặt bằng kết cấu và tải tương tác dụng tầng L2, 3, 4 (kN/m2)
Hình 4.4.5 Lưc dọc trong hệ Kingpost
Hình 4.4.6 Moment 2-2 trong hệ Kingpost
Hình 4.4.7 Moment 3-3 trong hệ Kingpost 4.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của Kingpost
Hình 4.3.8 Mặt bằng tên các Kingpost trong mô hình
Cở sở lý thuyết giống như giai đoạn 1
Bảng tính toán khả năng chịu lực của kingpost– Giai đoạn 2
(Xem bảng tính “Phụ lục tính toán 2” đính kèm)
THIẾT KẾ CÁC SHEAR STUD (ĐINH CHỐNG CẮT)
Quan điểm thiết kế
Trong quá trình thi công tầng hầm theo phương pháp topdown, kingpost (cột chống tạm) đóng vai trò then chốt trong việc chịu toàn bộ tải trọng của các tầng nổi và tầng hầm thay thế cho cột chịu lực chính của công trình Thiết kế kingpost đảm bảo khả năng chịu lực tối đa trong suốt quá trình thi công là yếu tố quyết định thành công của dự án Bên cạnh đó, việc giải quyết liên kết giữa kingpost và các cấu kiện công trình tại các vị trí quan trọng cũng đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định và an toàn của toàn bộ công trình trong quá trình thi công.
Thiết kế tại vị trí kingpost giao với hệ sàn tầng hầm 1 đảm bảo chống lực cắt từ sàn tầng hầm truyền xuống kingpost
Thiết kế độ sâu cắm kingpost vào cọc khoan nhồi cần đảm bảo đủ độ sâu để truyền tải trọng từ các tầng trên xuống cọc một cách an toàn và hiệu quả Việc này giúp ổn định cấu kiện, giảm thiểu nguy cơ phá hoại cọc khoan nhồi trong quá trình thi công và vận hành Độ sâu cắm phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo tính chắc chắn, bền vững của hệ móng, đồng thời đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và an toàn của dự án.
Khi cắm kingpost vào cọc khoan nhồi hoặc tại vị trí giao giữa kingpost và sàn, có phát sinh một lực ma sát chống lại lực cắt tại các điểm giao này Tuy nhiên, trong thiết kế, người ta thường bỏ qua tác dụng của lực ma sát giữa bê tông và kingpost và chọn giải pháp lắp đặt các SHEAR STUD tại vị trí này để truyền lực cắt Khi đó, toàn bộ lực dọc từ công trình sẽ được các SHEAR STUD truyền qua bê tông của cọc barrette, đảm bảo khả năng chịu lực tốt hơn và tăng độ bền cho kết cấu.
Thiết kế có SHEAR STUD cho đoạn kingpost cắm vào cọc khoan nhồi
2.1 Khả năng chịu cắt của Shear Studs theo BS 5950_Part 3.1
Theo tiêu chuẩn thiết kế BS 5950 3.1 của Anh, khả năng chịu cắt của một SHEAR STUD phụ thuộc vào đường kính của nó và cường độ chịu nén của mẫu thử bê tông sau 28 ngày Trong đó, đường kính của SHEAR STUD đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực của phần cứng liên kết Cường độ chịu nén của bê tông đảm bảo tính bền vững của liên kết trong cấu trúc, phản ánh khả năng chịu lực của toàn bộ hệ thống Do đó, việc lựa chọn đường kính phù hợp và đánh giá cường độ bê tông sau 28 ngày là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu suất và độ an toàn của SHEAR STUD trong kết cấu xây dựng theo tiêu chuẩn Anh.
Hình 5.2.1 Bảng tra Shear Studs
Cấp độ bền của bê tông làm cọc khoan nhồi là B35, ta chọn SHEAR STUD có đường kính d = 19mm, chiều cao danh nghĩa là Qtc = 109 kN
Giá trị lực dính trung bình: Q tt = Q tc * k 9 * 0.6 = 65.4 Mpa
Việc bố trí SHEAR STUD phù hợp là yếu tố quan trọng nhằm đảm bảo khả năng chịu lực tối đa của cấu kiện Theo các tiêu chuẩn đề xuất, việc sắp xếp SHEAR STUD một cách hợp lý giúp tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu Bố trí chính xác các SHEAR STUD không chỉ nâng cao hiệu quả chịu lực mà còn đảm bảo tính an toàn và độ bền của công trình Việc tuân thủ các hướng dẫn tiêu chuẩn trong việc bố trí SHEAR STUD là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất chịu lực của cấu kiện kết cấu.
Khoảng cách tối thiểu giữa 2 SHEAR STUD gần nhau nhất tính từ tâm sđến tâm là không quá 5 lấn đường kính xủa SHEAR STUD, vậy l min ≥ 5 x 19 = 95mm
Khoảng cách nhỏ nhất từ tâm SHEAR STUD đến mép kingpost là 20mm:
Hình 5.2.3 Khoảng cách nhỏ nhất từ mép kingpost đến SHEAR STUD
Kết quả bố trí kingpost cắm vào cọc khoan nhồi như sau:
Hình 5.2.4 Bố trí SHEAR STUD chống cắt cho kingpost
Thiết kế SHEAR STUD cho đoạn kingpost neo trong cọc khoan nhồi:
Số lượng SHEAR STUD cần bố trí sẽ là:
Chọn 48 cây SHEAR STUD (do đã đảm bảo điều kiện neo kingpost không có Shear Studs) bố trí đều cho 6 hàng ( mỗi hàng 8 cây) và khoảng cách giữa các cây là 200mm
2.3 Khả năng chịu cắt của Shear Studs theo Eurocode 4
Cấp độ bền của bê tông làm cọc khoan nhồi là B35, f cu = 37 Mpa, f ck = 30 Mpa Ta chọn SHEAR STUD có đường kính d = 19mm, f u = 450 Mpa (sức bền kéo đứt)
Khả năng chịu cắt P RD của một đinh: P RD = min (P 1 RD , P 2 RD )
1 4 sc sc sc sc h h d kh i d vo i h kh i h d
Thiết kế SHEAR STUD cho đoạn kingpost neo trong cọc khoan nhồi:
Số lượng SHEAR STUD cần bố trí sẽ là:
Chọn 48 cây SHEAR STUD (do đã đảm bảo điều kiện neo kingpost không có Shear Studs) bố trí đều cho 4 hàng ( mỗi hàng 6 cây) và khoảng cách giữa các cây là 200mm.
TÍNH TOÁN DẦM SÀN
Tính toán cốt thép dầm sàn giai đoạn 2
Cốt thép gia cường cho các vị trí dầm sàn này chịu tải trọng cho các tầng trên để phân bố lực vào Kingpost
Bảng tính toán xem “Phụ lục tính toán 4”.
Kiểm tra sàn hầm B1
Kích thước sàn thi công ở tầng hầm B1 như hình vẽ
Cốt thép sử dụng cho sàn tầng 1 như sau:
- Tải trọng bản thân sẽ được tính toán trong mô hình
- Hoạt tải thi công: 2.5kN/m2
Tính toán kiểm tra thép sàn và chọc thủng sàn xem ở “Phụ lục tính toán 5”
Phụ lục tính toán 1 A KIỂM TRA TÍNH TOÁN KINGPOST
Bảng KIỂM TRA TÍNH TOÁN KINGPOST GĐ1
Dự án : Tổ hợp công trình hỗn hợp 423 Minh Khai Tính toán : NVD Địa chỉ : Số 423 Minh Khai- PhườngVĩnh Tuy - Quận Hai Bà Trưng - Hà Nội Kiểm tra : VMH
Chủ đầu tư : Công ty Cổ phần Terra Gold Việt Nam Duyệt : NTC
Tiêu chuẩn : TCVN Phát hành : T4/2017
1 Thông số vật liệu cột thép
- Độ dày (mm):t